فیزیک خاک(soil physics)

برای اندازه گیری ظرفیت هوای خاک از روش استاندارد و قدیمی نمونه های دست نخورده استفاده می شود.در این روش یک الی دو روز پس از آبیاری که خاک در حالت ظرفیت زراعی قرار میگیرد نمونه دست نخورده برداشت و با تعیین درصد حجمی رطوبت و تخلخل کل مقدار تخلخل تهویه ای از معادله زیر محاسبه می شود:

درصد حجمی رطوبت خاک - تخلخل خاک=مقدار جزئی هوا در خاک

در آزمایشگاه نیز می توان خاک را تحت تنش 0/5 متر قرار داد تا تمام منافذی که قطر آنها از 0/06 میلی متر بزرگتر است از آب تخلیه شود. سپس با اندازه گیری تخلخل کل  و درصد رطوبت می توان تخلخل تهویه ای را محاسبه کرد.

یکی دیگر از روش های قدیمی در بررسی هوای خاک اندازه گیری ترکیب هوا در خاک می باشد. این معیار بهتر از اندازه گیری حجم هوای خاک در توصیف وضعیت تهویه ای کاربرد دارد. زیرا اگر مثلا درصد اکسیژن هوای خاک کاهش یابد صرف نظر از اینکه چقدر هوا در خاک موجود باشد گیاه با تنش اکسیژن مواجه خواهد شد .

مهمترین مساله این است که چگونه هوا را از خاک استخراج و آن را مورد تجزیه قرار دهیم.با استفاده از سرنگ های مخصوص امکان گرفتن نمونه به حجم 0/5 میلی متر از هوای خاک وجود دارد که بتوان آن را با کروماتوگراف گازی مورد تجزیه قرار داد. باید توجه داشت که معمولا نمونه های استخراج شده از هوای خاک عمدتا از منافذ درشت و بسته بدست می آیند و ممکن است نشان دهنده وضعیت واقعی هوای خاک نباشد. تجزیه نمونه های هوای خاک نشان داده است که درصد اکسیژن در خاک کمتر از مقدار آن در هوای اتمسفر بوده ولی بندرت از 100 درصد کمتر می شود. در حالی که درصدco₂ در خاک کمی بیشتر از اتمسفر است. برخی از اندازه گیری ها نشان داده است که در خاک های ماندابی درصد اکسیژن حتی به صفر نیز می رسد.

روش جدیدی که در حال حاضر برای اندازه گیری نقطه ای غلظت اکسیژن در خاک بکار می رود فرو بردن الکترودهایی است که دارای پوشش مخصوص بوده و در مجاورت با هوای خاک و برقراری تعادل با اکسیژن یا co₂ می تواند غلظت این گازها را نشان دهد.

تازه های خاکشناسی

  - آشنایی با رشته خاکشناسی   -

   خاکشناسی (Soil Science  ) دانش مطالعه و طبقه بندی خاک، بر اساس خصوصیات فیزیکی (مانند بافت یا ساختمان)، شیمیایی (مانند هدایت الکتریکیمحلول خاک و میزان سدیم موجود) و زیستی آن است.

دانش خاکشناسی خاک را به عنوان ترکیب طبیعی بسیار پیچیده، که از هوازدگی فیزیکی و بیوشیمیایی بوجود آمده مورد بررسی قرار می‌‌دهد. یک پدولوژیست خاک را به عنوان یک ترکیب مطالعه می‌‌کند و کاربردهای آن را مد نظر قرار نمی‌دهد. خاکشناسی به ما کمک می‌‌کند بهترین کاربرد ممکن را برای خاک‌های مناطق مختلف تعیین نماییم، از آن حفاظت کنیم و کیفیت آن را افزایش دهیم. علاوه بر این، خاکشناسی شیوه‌های کشت بدون خاک گیاهان (کشت هایدروپونیک) را نیز در بر می‌‌گیرد. پژوهشگران رشته خاکشناسی با بررسی مواد و شرایط مورد نیاز زندگی گیاهان، امکان رشد گیاه در محیط‌های بدون خاک را فراهم می‌‌کنند.

کارشناسان خاکشناس میزان مواد غذایی موجود در خاک‌های مناطق مختلف را بررسی می‌‌کنند و بهترین راه افزایش میزان مواد مورد نیاز و کاهش آثار سوء موادی که میزان آن از حد طبیعی بیشتر است را بیان می‌‌کنند و در صورتیکه خاک از لحاظ مواد غذایی متعدد دچار کمبود باشد، راه حل‌های ترکیبی (مانند کودفسفات آمونیوم) ارایه می‌‌دهند.

خاکشناسان می‌‌توانند با شیوه‌های غیر عادی، مثلاً با اضافه نمودن گچ به خاک سدیمی و شستشوی مداوم آن، ساختار شیمیایی و با شخم مناسب و اضافه نمودن کود‌های گیاهی به خاک، ساختار فیزیکی آن را بهبود بخشند. آنها گیاهان و جاندرانی را که می‌‌توانند باعث بهبود کیفیت خاک از نظر شیمیایی یا فیزیکی شوند را براساس نوع خاک پیشنهاد می‌کنند. مثلاً برای خاک‌هایی که دارای کمبود نیتروژن هستند شبدر یا یونجه پیشنهاد می‌‌کنند و برای خاک‌هایی که به شدت فشرده شده‌اند ولی ساختار شیمیایی مناسبی دارند کرم خاکی پیشنهاد می‌‌کنند.

شاخه‌های دانش خاکشناسی

دانش خاک‌شناسی خاک هارا از دو جنبه تحت بررسی می‌‌دهد و بر همین اساس به دو رشته تقسیم می‌‌شود.

 1.        -پدولوژی یا خاک‌پژوهی خاک‌ها را به عنوان مواد طبیعی بسیار پیچیده، که از هوازدگی فیزیکی و زیست‌شیمیایی بوجود آمده مورد بررسی قرار می‌‌دهد. یک پدولوژیست خاک را به عنوان یک ترکیب مطالعه می‌‌کند و کاربردهای آن را مد نظر قرار نمی‌دهد.

1.     -ادافولوژی خاک را به عنوان محیط زیست، رشد و نمو گیاهان مورد بررسی قرارمی دهد. ادافولوژیست‌ها ویژگی‌های خاک را از نقطه نظر حاصلخیزیمورد بررسی قرار می‌‌دهند.

باید در نظر گرفت دانش خاک‌شناسی به طور عمومی ترکیبی از این دو شاخه است و نمی‌توان آنها را دقیقاً از هم تفکیک کرد.

   گرایش‌های مهم رشته خاکشناسی

دانش خاکشناسی دارای گرایش‌های تخصصی متعددی می‌‌باشد. تعدادی از گرایش‌های خاکشناسی در مقطع کارشناسی و تعدادی از آنها در مقطع کارشناسی ارشد قابل انتخاب است.

گرایش‌های مقطع کارشناسی (گرایش در دانشگاه‌های مختلف متفاوت بوده و دانشجو ملزم به پذیرش آن است):

 1.        -خاکشناسی محض  

 2.        -خاکشناسی محیط  

گرایش‌های مقطع کارشناسی ارشد (گرایش بر اساس موضوع پایان نامه تعیین می‌‌شود):

1.      -شیمی خاک

2.     -فیزیک خاک

3.     -بیولوژی خاک

4.     -آلودگی خاک

5.     -حاصلخیزی خاک

6.     -فرسایش خاک

دنیای ناشناخته خاک هاا   -    

آیا تاکنون به این مساله اندیشیده اید که چرا اغلب از آب به عنوان مایه حیات نام برده می شود در حالی که خاک نیز عامل حیاتی دیگری است که خود جسم حیات محسوب می شود و از آن کمتر صحبت می شود؟ متخصصان خاک شناسی چگونگی تشکیل و تکامل خاک و شناخت خصوصیات فیزیکی ، شیمیایی و بیولوژیکی آن را مورد بررسی و مطالعه قرار می دهند تا با شناخت خصوصیت خاک ها و واکنش آنها با دیگر عوامل اکوسیستم ، به ما کمک کنند تا تاثیر فعالیت های بشری و پدیده های طبیعی را بر خاک و اراضی و همچنین تاثیر خاک را در استفاده تعریف شده ، پیش بینی ، کنترل و مدیریت کنیم. حال یکی از دانشجویان مقطع دکتری دانشگاه صنعتی اصفهان در تحقیقات رساله دکتری اش از روش نوین نقشه برداری خاک ها بهره گرفته است. گذری بر مطالعات انجام شده از سوی دکتر نورایر تومانیان برایتان جالب خواهد بود. در عمده کشورهای پیشرفته جهان ، علم کاربردی خاک شناسی در سطوح بالایی از سازمان های اجرایی قرار دارد و هر نوع فعالیت محیطی یا برنامه و پروژه عمرانی ، ملزم به هماهنگی با این علم است تا تاثیرات منفی فعالیت ها بر منابع به حداقل برسد و از آن حفاظت کافی به عمل آید. کاملا هویداست که ارزش خاک از آب کمتر نیست. دامنه وظایفی که این علم بر دوش دارد ، ما را بر آن می دارد که مثل مقوله آب ، حداقل در سطح یک معاونت وزارتخانه به آن بپردازیم. برای تصمیم گیری بجا و پایدار ، برنامه ریزی صحیح ، اجرای برنامه های آمایش سرزمین و توسعه پایدار ، هر کشور مجبور به تشکیل هرم اطلاعاتی از منابع مادری خود در مقیاس های مختلف است و گریزی از آن نیست. این ، شدنی نیست مگر با تصویب قوانین لازم و ملزم کردن دستگاه های اجرایی برای جامه عمل پوشاندن به این اهداف.

? نقشه برداری خاک ها نقشه برداری خاک ها فرآیند تشخیص جوامع متفاوت خاک های موجود در منطقه مورد مطالعه ، تعیین پراکنش و توزیع واحدهای خاک و خصوصیات فیزیکی ، شیمیایی و بیولوژیکی آنهاست که به صورت نقشه واحدهای خاک و داده های کمی خصوصیات مربوطه ارائه می شود. در این فرآیند از علم ژئومرفولوژی برای تشخیص جوامع خاکها ، از علم تاکسونومی برای نامگذاری و تفکیک کوچکترین واحد آنها (معادل گونه های موجودات زنده) و از تجزیه های آزمایشگاهی برای ارائه کمیت خصوصیات وابسته استفاده می شود. در حقیقت نقشه برداری تنها فرآیندی است که طی آن می توان داده ها و اطلاعات لازم برای ساخت هرم اطلاعاتی خاک ها (پایگاه داده ها) در سطح جغرافیایی کل کشور را فراهم آورد. نقشه ها و اطلاعات ارائه شده براساس نیاز برنامه های کشوری و اهداف متفاوت در مقیاس های متعددی تهیه می شوند. هر چه مقیاس کوچکتر در نظر گرفته شود ، نقشه ها با استفاده از نمونه های کمتری تهیه می شوند (نمونه های کمتر با فاصله بیشتر برداشته شوند) ، لذا از خلوص و صحت کمتری برخوردارند. کاملا معلوم است اگر نیاز به اطلاعات و داده های دقیق تری باشد ، باید مطالعات در مقیاس بزرگتری انجام شود (نمونه های بیشتر با فواصل کمتر برداشته شوند) ، در نتیجه احتیاج به صرف هزینه و زمان بیشتری خواهد بود.

? اصول نقشه برداری خاک در نقشه برداری مرسوم با استفاده از تفسیر عکسهای هوایی ، واحدهای اراضی با توجه به شکل ، پستی و بلندی و موقعیتشان تشخیص داده شده و توسط ترسیم مرز از هم تفکیک می شوند. از گستره خاک های هر واحد اراضی به صورت شبکه ، نمونه برداری می شود. در نقاط مشخص شده مقطع خاک تا عمق 1.5 متری تشریح و از خصوصیات لایه های مختلف یادداشت برداری می شود. واحدهای خاک براساس شواهد ژنتیکی و با استفاده از کلید تاکسونومی نامگذاری می شوند. خاک شناس با توجه به دانشی که از چگونگی تشکیل و تکامل خاک ها در ذهن دارد ، به صورت کاملا نظری ، مجموعه های مقاطع خاک با کلیت ژنتیکی یکسان را مرزگذاری و حاصل را به صورت نقشه خاک ارائه می کند. از بین نمونه های محاط شده در هر واحد تعریف شده ، نمونه های یک مقطع خاک به آزمایشگاه ارسال و نتیجه آزمایش ها به عنوان خصوصیات کمی آن واحدها ارائه می شود. در این فرآیند ، دقت و صحت نقشه های حاصل ، شدید به دانش خاک شناس ، تجربه و توانایی او در درک فرآیندهای تشکیل دهنده خاک و زمین نما وابسته است.

 ? تکنیک های ریاضی در خاک شناسی طی دهه اخیر ، روشهای تشریح و طبقه بندی کمی و مطالعه الگوهای توزیع مکانی خاک ها به صورت کاملا عملی توانسته است به انتقادهای وارده به خاک شناسی مرسوم فایق آید. این شاخه علمی نوین در حال رشد به نام «خاک آمار» معروف است. به کارگیری تکنیک های ریاضی و آماری برای مطالعه چگونگی تکامل و تکوین خاک ها ، ارائه نقشه توزیع و پراکنش خاک ها و خصوصیات وابسته است. به تعریفی دیگر ، خاک آمار مطالعه خاک ها با در نظر گرفتن عدم قطعیت در اندازه گیری های متغیرهاست. در عمده کشورهای پیشرفته جهان ، علم کاربردی خاک شناسی در سطوح بالایی از سازمان های اجرایی قرار دارد خاک آمار فضای تعاملی بین خاک شناسی ، آمار و ریاضیات کاربردی و علم زمین داده نگاری یا داده های مکانی است. توسعه این فضای علمی در حال رشد انعکاس به کارگیری تئوری مجموعه های فازی و زمین آمار در مدل کردن داده های خاک و همچنین حاصل توسعه فناوری ، مخصوصا تکنیک های سنجش از دور و نزدیک و تکامل سخت افزاری و نرم افزاری رایانه هاست.

 ? نقشه برداری خاک آماری نقشه برداری خاک آماری عبارت از تولید کمی نقشه و اطلاعات خاک به روشهای آماری ، ریاضی و زمین آماری است. چون در این روشها نقاط مشاهده نشده به صورت رقومی تخمین زده می شود ، به آنها روشهای نقشه برداری تخمینی یا نقشه برداری رقومی خاک ها اطلاق می شوند. در سالهای اخیر ، به دلیل افزایش منابع داده های کمکی یا محیطی ، نقشه برداری رقومی خاک ها پیشرفت سریعی کرده است. در این مقوله ، پارامترهای سرزمین و تصاویر ماهواره ای ، نقش تعیین کننده داشته اند. روشهای خاک آماری یا به عبارت دیگر، خاک شناسی کمی ، با استفاده از بینش خاک زمین نما در هسته مرکزی فعالیت های خود ، آن را با تئوری های ریاضی و آمار در قالب سامانه های اطلاعات جغرافیایی درهم آمیخته ، سعی در ایجاد داده و اطلاعات متراکم مورد نیاز تمامی شاخه های علمی فعال در محیط جغرافیایی دارد.

? تکنیک های علمی جدید هدف از به کارگیری روشهای کمی و عددی جدید این نیست که آنها جانشین تمام دانش صحرایی و کل بینش خاک زمین نمای خاک شناس شوند ، بلکه سعی بر آن است که ضمن ارتقای علم خاک شناسی ، تمام دانش خاک شناس به صورت ساده و قابل فهم برای بخشهای مختلف ارائه شود و داده های وابسته به تنوع ، تغییرات و توزیع و پراکنش زمانی مکانی خاک ها در دسترس همه قرار گیرد. خاک شناس برای ادراک این که در محدوده مورد نظر باید چه نوع خاکی انتظار داشته باشد ، با استفاده از تجربه و دانش خود و در هم آمیختن تمام اطلاعات موجود از فاکتورهای خاک سازی و تجزیه و تحلیل داده های ژنتیکی خاک ها در ذهن خود نتیجه گیری و محدوده هایی را برای تک تک خاک ها ترسیم می کند.

? یک رساله و روش نوین نقشه برداری خاک ها در مطالعه انجام گرفته ، با تبدیل تجزیه و تحلیل های ذهنی خاک شناس به روابط ریاضی ، ذهن خاک شناس بازسازی می شود. از آنجا که روش مرسوم مطالعات خاک ها نقشه و داده ها را به صورت غیررقومی ارائه می کند ، امکان نگهداری و تجمیع داده ها در کشور را بسیار مشکل کرده ، فرآوری و ارتقای اطلاعات را نیز تقریبا غیرممکن می سازد. با اجرای این رویکرد در کشور می توان نقشه و داده های مطالعات قبلی را ارتقا داد و همراه با داده های جدید ، هرم اطلاعاتی مناسبی در سیستم های مکاندار اطلاعات جغرافیایی ایجاد کرد و برای هرگونه تصمیم گیری و برنامه ریزی آنها را نمایش داد و تجزیه و تحلیل کرد.

جادوی خاک

یک پدیده ی طبیعی یا یک پیچیدگی بزرگ،یک گیاه شگفت انگیز؛بدون گل،جوانه،شاخه،ساقه و حتی ریشه در فضایی کاملا تاریک ودور از دید؛در زیر خاک و هیچ کس نمی تواند پیش بینی کند که کجا و یا کی رشد می کند. کاملا وحشی،چرا که تمدن بشری با ان همه ادعا هنوز نتوانسته پرده از جادوی خاک بردارد.دنبلان سیاه یا   Truffle  ،نوعی قارچ خوراکی است که در زیر زمین می روید.خاستگاه این قارچ اروپا(فرانسه و ایتالیا)می باشد.دنبلان سیاه به صورت همزیست با ریشه درختان بخصوص بلوط و فندق بوده.به دلیل مقدار بسیار کم ان در طبیعت و غیر ممکن بودن پرورش ان به صورت مصنوعی بسیار با ارزش و گران قیمت می باشد که گاهی قیمت ان با مرغوب ترین خاویار جهان برابری می کند.الکساندر دوما نویسنده مشهور فرانسوی که در امور تغذیه تخصص داشته،ان را الماس سیاه لقب داده است.

اولین دست نوشته های بشر در مورد این گنجینه ی غذایی ارزشمند قدمتی سه هزار ساله دارد.دنبلان سیاه در هر کشور به اسامی متفاوتی نامیده می شود؛در مراکش به ان Terfez می گویند.در مصر Terfaz ،در کویت Fagga ،در عربستان Hag ،در عراق kamma یا kima و در ایران نیز به کشنج و یا دنبلان و یا دمبل معروف است.کمیت محصول به عوامل متعددی از جمله میزان بارندگی و پراکنش ان و هم چنین تراکم گیاهی دارد.قارچ دنبلان را به دلیل ماندگاری کم،محصولی فاسد شدنی می دانند.لازم به ذکر است که دنبلان حدود 9% پروتئین با خاصیت جذب سریع(همانند پروتئین های جانوری)و مواد معدنی بسیار با ارزشی را داراست.